ES2549182T3 - Self-adjusting and self-adjusting intervertebral disc prosthesis - Google Patents
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Abstract
Prótesis (1) de disco intervertebral que comprende por lo menos tres piezas, entre las cuales una primera placa de dicha placa superior (2) que comporta una cara superior (22) que presenta un perfil convexo en el plano sagital de la prótesis, una segunda placa de dicha placa inferior (3) que comporta una cara inferior (32) que presenta un perfil plano en el plano sagital de la prótesis, y un núcleo móvil (4) dispuesto entre dichas placas (2,3), comportando el núcleo móvil (4) una superficie superior cóncava (44) en contacto congruente con la superficie convexa (26) dispuesta en la superficie inferior (25) de la placa superior (2) y una superficie inferior convexa (45) en contacto congruente con la superficie cóncava (36) dispuesta en la superficie superior (35) de la placa inferior (3), estando determinadas cada una de dichas superficies por un radio de curvatura distinto, siendo el radio de curvatura de la superficie cóncava (44) del núcleo inferior al de su superficie convexa (45), estando situados los centros de dichas superficies cóncava (44) y convexa (45) sobre el eje de simetría radial del núcleo central y colocados del mismo lado de la prótesis (1), estando caracterizado el de la placa superior (2) porque la placa inferior (3) comporta unos topes en por lo menos las dos direcciones latero-lateral y antero-posterior, estos topes se obtienen mediante un reborde periférico (37) realizado sobre la cara superior (25) de dicha placa inferior (3) alrededor de la superficie cóncava (36), ó caracterizado porque la placa superior (2) comporta unos topes en por lo menos las dos direcciones latero-lateral y antero-posterior, los topes se obtienen gracias a una garganta (27) realizada en la cara inferior (25) alrededor de su superficie convexa (26).Intervertebral disc prosthesis (1) comprising at least three pieces, among which a first plate of said upper plate (2) that has an upper face (22) that has a convex profile in the sagittal plane of the prosthesis, a second plate of said lower plate (3) that includes a lower face (32) that has a flat profile in the sagittal plane of the prosthesis, and a mobile nucleus (4) arranged between said plates (2,3), the nucleus having movable (4) an upper concave surface (44) in congruent contact with the convex surface (26) arranged on the lower surface (25) of the upper plate (2) and a lower convex surface (45) in congruent contact with the surface concave (36) arranged on the upper surface (35) of the lower plate (3), each of said surfaces being determined by a different radius of curvature, the radius of curvature of the concave surface (44) of the core being lower than the of its convex surface (45), and The centers of said concave (44) and convex (45) surfaces being located on the axis of radial symmetry of the central nucleus and placed on the same side of the prosthesis (1), the upper plate (2) being characterized in that the plate The bottom (3) includes stops in at least the two lateral-lateral and antero-posterior directions, these stops are obtained by means of a peripheral edge (37) made on the upper face (25) of said lower plate (3) around the concave surface (36), or characterized in that the upper plate (2) has stops in at least the two lateral-lateral and antero-posterior directions, the stops are obtained thanks to a groove (27) made on the lower face (25) around its convex surface (26).
Description
Prótesis de disco intervertebral autoajustable y autoestable Self-adjusting and self-adjusting intervertebral disc prosthesis
La presente invención se refiere a una prótesis de disco intervertebral destinada a substituir los discos fibro 5 cartilaginosos asegurando la unión entre las vértebras de la columna vertebral, y más específicamente a nivel de la columna cervical. The present invention relates to an intervertebral disc prosthesis intended to replace the cartilaginous fibro 5 discs ensuring the union between the vertebrae of the spine, and more specifically at the level of the cervical spine.
En esta área, se han realizado ya un gran número de prótesis anteriores. No obstante, una parte de estas prótesis puede originar efectos indeseables en los pacientes provistos de dichas prótesis. En efecto, si las mismas se 10 construyen con un material demasiado compresible, o bien si las mismas permiten a las diferentes piezas que constituyen dichas prótesis tener un movimiento demasiado importante las unas con respecto a las otras, hay un riesgo de proyección de por lo menos una parte de la prótesis hacia el exterior de las vértebras. Además la literatura describe que la mayor parte de estas prótesis no reproducen correctamente la cinemática de la unidad vertebral con un posicionamiento en cifosis segmentaria progresiva explicando las limitaciones de las cargas ejercidas sobre las 15 articulaciones inter-apofisarias posteriores (corrientemente llamadas articulares posteriores), lo cual implica un riesgo elevado de desarrollo de artrosis a nivel de estas articulares posteriores. La principal dificultad es lograr controlar los movimientos relativos de las diferentes piezas que constituyen estas prótesis. In this area, a large number of previous prostheses have already been performed. However, a part of these prostheses may cause undesirable effects in patients provided with said prostheses. In fact, if they are constructed with a material that is too compressible, or if they allow the different pieces that constitute said prostheses to have a movement that is too important with respect to each other, there is a risk of projection of less a part of the prosthesis outwards of the vertebrae. In addition, the literature describes that most of these prostheses do not correctly reproduce the kinematics of the vertebral unit with a progressive segmental kyphosis positioning explaining the limitations of the loads exerted on the 15 posterior inter-apophyseal joints (commonly called posterior articulations), which implies a high risk of developing osteoarthritis at the level of these posterior joints. The main difficulty is to control the relative movements of the different pieces that constitute these prostheses.
Debe recordarse que la unidad funcional vertebral (UFV) es un sistema complejo que integra el disco intervertebral, 20 las articulares posteriores y el sistema músculo-ligamentario. Este sistema complejo no posee ningún plan de simetría transverso horizontal: en efecto, a nivel anatómico, en el plano sagital, el contorno de la superficie inferior de la vértebra subyacente presenta una forma de artesa cóncava, mientras que el contorno de la superficie superior de la vértebra subyacente es globalmente plano. La cavidad de la superficie inferior de la vértebra subyacente está bien marcada a nivel de las vértebras cervicales, mientras que es menos pronunciada a nivel de las lumbares. El 25 disco intervertebral comprendido entre estas dos superficies no presenta pues ninguna simetría transversa horizontal. It should be remembered that the vertebral functional unit (UFV) is a complex system that integrates the intervertebral disc, the posterior joints and the musculoskeletal system. This complex system does not have any horizontal transverse symmetry plan: in fact, at the anatomical level, in the sagittal plane, the contour of the inferior surface of the underlying vertebra has a concave trough shape, while the contour of the upper surface of The underlying vertebra is globally flat. The cavity of the inferior surface of the underlying vertebra is well marked at the level of the cervical vertebrae, while it is less pronounced at the level of the lumbar. The intervertebral disc between these two surfaces thus presents no horizontal transverse symmetry.
Cuando esta unidad se integra en un conjunto, el equilibrio sagital minimiza las tensiones sobre el Sistema Lígamentario Posterior, y como consecuencia sobre la unidad funcional, contribuyendo a definir la Zona Neutra 30 (zona de movilidad que no implica ninguna resistencia mecánica intrínseca de los diferentes elementos). When this unit is integrated into a set, the sagittal equilibrium minimizes the tensions on the Posterior Ligation System, and as a consequence on the functional unit, contributing to define the Neutral Zone 30 (mobility zone that does not imply any intrinsic mechanical resistance of the different elements).
La patología degenerativa es el resultado de una pérdida de la rigidez fisiológica discal. La movilidad se resuelve en un movimiento elemental, en particular en translación, transformando la función guía de las articulares en una función de tope. 35 Degenerative pathology is the result of a loss of physiological disc stiffness. Mobility is resolved in an elementary movement, in particular in translation, transforming the guide function of the articulants into a stop function. 35
Cualquier prótesis intervertebral tendrá pues como primera exigencia, no solamente restaurar una amplitud de la movilidad sino también de preservar o restaurar la zona neutra, es decir, un ratio amplitud/zona neutra, fisiológico. Este ratio hace intervenir la noción de coherencia del CIR (centro instantáneo de rotación) con los de la UFV. Any intervertebral prosthesis will therefore have as a first requirement, not only to restore an amplitude of mobility but also to preserve or restore the neutral zone, that is, a physiological amplitude / neutral zone ratio. This ratio involves the notion of coherence of the CIR (instantaneous center of rotation) with those of the UFV.
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La segunda exigencia es el control de los acoplamientos, es decir el control de la carga articular, en tanto se refiera a una articulación patológica con un sistema ligamentario posterior alterado, implicando modificaciones del equilibrio sagital, y participando en la ampliación de la Zona Neutra. Es necesario pues un frenado de la translación postero-anterior en flexión-extensión, disminuyendo el ratio translación-rotación, e induciendo un autocentrado por translación antero-posterior. El mismo principio para la inclinación lateral con una translación opuesta inducida por la 45 rotación. The second requirement is the control of the couplings, that is, the control of the articular load, as long as it refers to a pathological joint with an altered posterior ligament system, involving changes in the sagittal balance, and participating in the extension of the Neutral Zone. Therefore, a braking of the postero-anterior translation in flexion-extension is necessary, reducing the translation-rotation ratio, and inducing a self-centering by antero-posterior translation. The same principle for lateral inclination with an opposite translation induced by rotation.
En la técnica anterior ya se conocían las prótesis intervertebrales las cuales comprenden tres piezas, de las cuales una primera placa es llamada placa superior, una segunda placa es llamada placa inferior y un núcleo móvil está dispuesto entre dichas placas. El núcleo móvil de estas prótesis comporta una superficie superior convexa de 50 contacto con la placa superior y con una superficie inferior cóncava de contacto con la placa inferior. Pueden encontrarse ejemplos de dichas prótesis en las patentes WO 2005/094737, WO 2006/105603, US 2007/270958 ó US 2004/138753. In the prior art, intervertebral prostheses were already known, which comprise three pieces, of which a first plate is called an upper plate, a second plate is called a lower plate and a mobile core is disposed between said plates. The mobile core of these prostheses has a convex upper surface of 50 contact with the upper plate and with a concave lower surface of contact with the lower plate. Examples of such prostheses can be found in WO 2005/094737, WO 2006/105603, US 2007/270958 or US 2004/138753.
No obstante, estas prótesis conocidas no responden de manera satisfactoria a las exigencias mencionadas, en 55 particular, no son estables en la situación de compresión fisiológica. Este defecto se explicará en detalle más adelante en la descripción en relación con las figuras 10, 10A, 11 y 11A. However, these known prostheses do not respond satisfactorily to the aforementioned requirements, in particular, they are not stable in the physiological compression situation. This defect will be explained in detail later in the description in relation to Figures 10, 10A, 11 and 11A.
La presente invención tiene por lo tanto como objetivo el paliar ciertos inconvenientes de la técnica anterior, proponiendo un nuevo tipo de disco intervertebral de concepción simple, el cual permite controlar los movimientos de 60 las diferentes piezas que constituyen dicha prótesis con el fin de evitar que las articulares posteriores sean sometidas a exigencias de carga muy importantes. Además, la prótesis según la invención presenta una cinemática auto-centrante y auto-estabilizante de los elementos protésicos, asegurando una localización fisiológica de los centros instantáneos de rotación. The present invention therefore aims to alleviate certain disadvantages of the prior art, proposing a new type of intervertebral disc of simple conception, which allows controlling the movements of the different pieces that constitute said prosthesis in order to prevent the rear joints are subject to very important load requirements. In addition, the prosthesis according to the invention has a self-centering and self-stabilizing kinematics of the prosthetic elements, ensuring a physiological location of the instantaneous centers of rotation.
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A este respecto, la presente invención se refiere a una prótesis de disco intervertebral como está definida por la reivindicación 1. Esta prótesis comprende por lo menos tres piezas en donde una primera placa llamada placa superior comporta una cara superior que presenta un perfil convexo en el plano sagital de la prótesis, una segunda placa llamada placa inferior que comporta una cara inferior que presenta un perfil plano en el plano sagital de la prótesis, y un núcleo móvil dispuesto entre dichas placas. 5 In this regard, the present invention relates to an intervertebral disc prosthesis as defined by claim 1. This prosthesis comprises at least three pieces wherein a first plate called the upper plate comprises an upper face that has a convex profile in the Sagittal plane of the prosthesis, a second plate called the lower plate that involves a lower face that has a flat profile in the sagittal plane of the prosthesis, and a mobile core arranged between said plates. 5
En esta prótesis debe remarcarse que el núcleo móvil comporta una superficie superior cóncava en contacto congruente con la superficie convexa dispuesta en la superficie inferior de la placa superior y una superficie inferior convexa en contacto congruente con la superficie cóncava dispuesta en la superficie superior de la placa inferior, estando cada una de dichas superficies determinada por un radio de curvatura distinto, siendo el radio de curvatura 10 de la superficie concava del núcleo, inferior al de su superficie convexa, estando situados los centros de dichas superficies cóncava y convexa, sobre el eje de simetría radial del núcleo central y colocados del mismo lado de la prótesis, los de la placa superior. In this prosthesis it should be noted that the mobile core has a concave upper surface in congruent contact with the convex surface disposed on the lower surface of the upper plate and a convex lower surface in congruent contact with the concave surface disposed on the upper surface of the plate lower, each of said surfaces being determined by a different radius of curvature, the radius of curvature 10 of the concave surface of the core being lower than that of its convex surface, the centers of said concave and convex surfaces being located on the axis of radial symmetry of the central nucleus and placed on the same side of the prosthesis, those of the upper plate.
La prótesis discal de la presente invención tiene tres componentes provistos de superficies cóncavas y convexas. 15 Para responder a las limitaciones fisiológicas expuestas anteriormente, la disposición de estas superficies cóncavas y convexas es específica y su inversión no es factible por el hecho de las considerables ventajas que procura esta configuración específica, como se explicará más adelante con detalle. The disc prosthesis of the present invention has three components provided with concave and convex surfaces. 15 To respond to the physiological limitations set forth above, the arrangement of these concave and convex surfaces is specific and their investment is not feasible due to the considerable advantages provided by this specific configuration, as will be explained later in detail.
A continuación se describe, a título de ejemplo no limitativo, una forma de ejecución preferente de la prótesis según 20 la invención, con referencia a los dibujos del anexo, en los cuales: The following describes, by way of non-limiting example, a preferred embodiment of the prosthesis according to the invention, with reference to the drawings in the annex, in which:
- la figura 1 es una vista anterior en perspectiva de la prótesis montada según un ángulo 3/4 superior, - Figure 1 is a front perspective view of the prosthesis mounted according to an upper 3/4 angle,
- la figura 2 es una vista posterior en perspectiva de la prótesis montada según un ángulo 3/4 superior, - Figure 2 is a rear perspective view of the prosthesis mounted according to an upper 3/4 angle,
- la figura 3 es una vista anterior en perspectiva en despiece según un ángulo 3/4 superior, 25 - Figure 3 is an exploded perspective front view according to an upper 3/4 angle, 25
- la figura 4 es una vista en corte parcial en el plano sagital de la prótesis, - Figure 4 is a partial sectional view in the sagittal plane of the prosthesis,
- la figura 5 es una vista esquemática similar a la figura 4 que representa una primera variante de la prótesis con unos topes, - Figure 5 is a schematic view similar to Figure 4 depicting a first variant of the prosthesis with stops,
- la figura 6 es una vista esquemática similar a la figura 4, la cual representa una segunda variante de la prótesis con unos topes, 30 - Figure 6 is a schematic view similar to Figure 4, which represents a second variant of the prosthesis with stops, 30
- La figura 7 es una vista esquemática similar a la figura 4 que representa la compensación de los desplazamientos de los diferentes elementos de la prótesis en situación de flexión-extensión, - Figure 7 is a schematic view similar to Figure 4 depicting the compensation of the displacements of the different elements of the prosthesis in a flexion-extension situation,
- la figura 8 es una vista esquemática similar a la figura 4 que representa la compensación de los desplazamientos de los diferentes elementos de la prótesis en situación de translación pura, - Figure 8 is a schematic view similar to Figure 4 depicting the compensation of the displacements of the different elements of the prosthesis in a pure translational situation,
- la figura 9 es una vista esquemática similar a la figura 4 que representa la localización del centro instantáneo de 35 rotación de la prótesis en situación de flexión; - Figure 9 is a schematic view similar to Figure 4 depicting the location of the instantaneous center of rotation of the prosthesis in flexion situation;
- las figuras 10 y 10A son respectivamente una vista en corte parcial y una vista esquemática en el plano sagital de una prótesis según la técnica anterior, en donde el radio de convexidad de la placa inferior es superior al radio de concavidad de la placa superior, para la figura 10A estando representada dicha prótesis en reposo, con trazos llenos, y bajo el efecto de una compresión, con puntos; 40 - Figures 10 and 10A are respectively a partial sectional view and a schematic view in the sagittal plane of a prosthesis according to the prior art, wherein the convexity radius of the lower plate is greater than the concavity radius of the upper plate, for Figure 10A said prosthesis being represented at rest, with full strokes, and under the effect of compression, with dots; 40
- las figuras 11 y 11A son respectivamente una vista en corte parcial y una vista esquemática en el plano sagital de una prótesis según la técnica anterior, en donde el radio de convexidad de la placa inferior es inferior al radio de concavidad de la placa superior, para la figura 11A, estando representada dicha prótesis en reposo, con trazos llenos, y bajo el efecto de una compresión, con puntos; - Figures 11 and 11A are respectively a partial sectional view and a schematic view in the sagittal plane of a prosthesis according to the prior art, wherein the convexity radius of the lower plate is less than the concavity radius of the upper plate, for Figure 11A, said prosthesis being represented at rest, with full strokes, and under the effect of compression, with dots;
- las figuras 12 y 12A son respectivamente una vista en corte parcial y una vista esquemática en el plano sagital 45 de la prótesis según la invención, para la figura 12A, estando representada dicha prótesis en reposo, con trazos llenos, y bajo el efecto de una compresión, con puntos. - Figures 12 and 12A are respectively a partial sectional view and a schematic view in the sagittal plane 45 of the prosthesis according to the invention, for Figure 12A, said prosthesis being represented at rest, with full strokes, and under the effect of a compression, with points.
En referencia a las figuras 1 a 4, la prótesis 1 de disco intervertebral, según la invención, comprende por lo menos tres piezas, de las cuales una primera placa llamada placa superior 2, una segunda placa llamada placa inferior 3, y 50 un núcleo móvil 4, dispuesto entre las dos placas 2, 3, articulándose la placa superior 2 y la placa inferior 3, la una en relación con la otra. Referring to Figures 1 to 4, the intervertebral disc prosthesis 1, according to the invention, comprises at least three pieces, of which a first plate called upper plate 2, a second plate called lower plate 3, and a core mobile 4, arranged between the two plates 2, 3, the upper plate 2 and the lower plate 3 being articulated, one in relation to the other.
De esta forma, la placa superior 2 comprende un cuerpo central 21 completamente plano, cuya forma y dimensiones corresponden a las de la superficie inferior de la vértebra del raquis cervical situado encima de dicha placa superior 55 2. Con el fin de adaptarse a dicha vértebra y permitir la sujeción de dicha placa superior 2 a nivel óseo, la cara superior 22 de dicho cuerpo central 21 presenta un perfil convexo según el plano sagital ligeramente bombeado. De preferencia, el perfil según el plano frontal de esta cara superior 22 es igualmente convexo. El perfil en el plano frontal podrá igualmente ser completamente plano: el técnico especialista adaptará el perfil de la cara superior 22 externo de la placa superior 2 para que se ajuste al contorno anatómico de la superficie articular asociada, en 60 función del posicionamiento a lo largo de la columna vertebral. Thus, the upper plate 2 comprises a completely flat central body 21, whose shape and dimensions correspond to those of the lower surface of the cervical spine vertebra located above said upper plate 55 2. In order to adapt to said vertebra and allowing the fastening of said upper plate 2 at bone level, the upper face 22 of said central body 21 has a convex profile according to the slightly pumped sagittal plane. Preferably, the profile according to the frontal plane of this upper face 22 is also convex. The profile in the frontal plane may also be completely flat: the specialist technician will adapt the profile of the outer upper face 22 of the upper plate 2 to fit the anatomical contour of the associated articular surface, depending on the positioning along of the spine.
Por lo demás, esta cara superior 22 esta provista de unos medios de sujeción 23. En un modo de realización preferente, los medios de sujeción 23 son unos dientes 24 que salen perpendicularmente de dicha cara superior 22, sensiblemente paralelos entre ellos, perpendiculares al plano sagital de la prótesis 1. La sección de estos dientes 24 65 tiene una forma general de trapecio regular. La placa superior 2 comporta igualmente sobre por lo menos una parte de la cara inferior 25 de dicho cuerpo central 21, una superficie convexa 26, de preferencia en forma de casquete esférico dispuesto en la proximidad del centro de dicha cara inferior 25. Moreover, this upper face 22 is provided with fastening means 23. In a preferred embodiment, the fastening means 23 are teeth 24 that exit perpendicularly from said upper face 22, substantially parallel to each other, perpendicular to the plane. Sagittal prosthesis 1. The section of these teeth 24 65 has a general form of regular trapezius. The upper plate 2 also includes at least a part of the lower face 25 of said central body 21, a convex surface 26, preferably in the form of a spherical cap disposed in the vicinity of the center of said lower face 25.
De manera análoga, la placa inferior 3 comprende un cuerpo central 31 completamente plano, cuya forma y 5 dimensiones corresponden a las de la superficie superior de la vértebra del raquis cervical situada bajo dicha placa inferior 3. Con el fin de adaptarse bien a dicha vértebra subyacente y de permitir el sujeción de dicha placa inferior 3 con el medio óseo, la cara inferior 32 de dicho cuerpo central 31 presenta un perfil sagital plano. De preferencia, el perfil de la cara inferior 32 en el plano frontal es igualmente plano. El perfil en el plano frontal podrá igualmente ser convexo, con un ligero bombeado: el técnico especialista adaptará el perfil de la cara inferior 32 externa de la placa 10 inferior 3 para que se ajuste al contorno anatómico de la superficie articular asociada, en función del posicionamiento a lo largo de la columna vertebral. Similarly, the lower plate 3 comprises a completely flat central body 31, whose shape and 5 dimensions correspond to those of the upper surface of the vertebra of the cervical spine located under said lower plate 3. In order to adapt well to said vertebra underlying and allowing the fastening of said lower plate 3 with the bone medium, the lower face 32 of said central body 31 has a flat sagittal profile. Preferably, the profile of the lower face 32 in the frontal plane is equally flat. The profile in the frontal plane may also be convex, with a slight pumping: the specialist technician will adapt the profile of the outer lower face 32 of the lower plate 10 3 to fit the anatomical contour of the associated articular surface, depending on the positioning along the spine.
Por otra parte, esta cara inferior externa 32 esta provista de unos medios de sujeción 33. En un modo de realización preferente, los medios de sujeción 33 son unos dientes 34 similares a los dientes 24 de la placa superior 2, descritos 15 anteriormente, implantados perpendicularmente al plano sagital de la prótesis 1. La placa inferior 3 comporta igualmente sobre por lo menos una parte de la cara superior 35 de dicho cuerpo central 31, una superficie cóncava 36, de preferencia en forma de casquete esférico dispuesto en la proximidad del centro de dicha cara superior 35. On the other hand, this external lower face 32 is provided with fastening means 33. In a preferred embodiment, the fastening means 33 are teeth 34 similar to the teeth 24 of the upper plate 2, described 15 above, implanted. perpendicular to the sagittal plane of the prosthesis 1. The lower plate 3 also includes at least a part of the upper face 35 of said central body 31, a concave surface 36, preferably in the form of a spherical cap disposed in the vicinity of the center of said upper face 35.
Para mejorar el contacto y la sujeción en el hueso de los dientes 24, 34, se podrá, por ejemplo, emplear una interfaz 20 de tipo hidroxiapatita. In order to improve the contact and clamping in the bone of the teeth 24, 34, it is possible, for example, to use an interface 20 of the hydroxyapatite type.
El núcleo móvil 4 comporta una cara superior 41, una cara inferior 42 y una cara periférica 43 que une entre ellas las caras superior e inferior 41, 42. En un modo de realización preferente, esta cara periférica 43 tiene forma globalmente troncocónica. 25 The mobile core 4 comprises an upper face 41, a lower face 42 and a peripheral face 43 that joins the upper and lower faces 41, 42 together. In a preferred embodiment, this peripheral face 43 has a generally frustoconical shape. 25
Para obtener una articulación entre la placa superior 2 y la placa inferior 3 alrededor del núcleo móvil 4, se comprende que la placa superior 2, la placa inferior 3 y el núcleo móvil 4 deben ser de manera que la cara superior 41 del núcleo móvil 4 está en contacto congruente con la superficie convexa 26 de la cara inferior 25 de la placa superior 2, y que la cara inferior 42 del núcleo móvil 4 está en contacto congruente con la superficie cóncava 36 de 30 la cara superior 35 de la placa inferior 3. Una configuración de este tipo permite tener un desplazamiento relativo entre las placas superior e inferior 2,3 y el núcleo móvil 4. To obtain an articulation between the upper plate 2 and the lower plate 3 around the mobile core 4, it is understood that the upper plate 2, the lower plate 3 and the mobile core 4 must be such that the upper face 41 of the mobile core 4 is in congruent contact with the convex surface 26 of the lower face 25 of the upper plate 2, and that the lower face 42 of the movable core 4 is in congruent contact with the concave surface 36 of 30 the upper face 35 of the lower plate 3 Such a configuration allows a relative displacement between the upper and lower plates 2,3 and the mobile core 4.
Para lograr esto, el núcleo móvil 4 comporta, por una parte, sobre por lo menos una parte de su cara superior 41, una cara cóncava 44 esférica de un radio de curvatura sensiblemente igual al de la superficie convexa 26 de la 35 superficie inferior 25 de la placa superior 2, y, por otra parte, sobre por lo menos una parte de su cara inferior 41, una superficie convexa 45 esférica con un radio de curvatura sensiblemente igual al de la superficie cóncava 36 de la superficie superior 35 de la placa inferior 3. To achieve this, the movable core 4 comprises, on the one hand, on at least a part of its upper face 41, a spherical concave face 44 of a radius of curvature substantially equal to that of the convex surface 26 of the lower surface 25 of the upper plate 2, and, on the other hand, on at least a part of its lower face 41, a spherical convex surface 45 with a radius of curvature substantially equal to that of the concave surface 36 of the upper surface 35 of the plate bottom 3.
En un modo de realización preferente, la superficie cóncava 44 y la superficie convexa 45 cubren respectivamente la 40 totalidad de la cara superior 41 y de la cara inferior 42 del núcleo móvil 4. In a preferred embodiment, the concave surface 44 and the convex surface 45 respectively cover the entire upper face 41 and the lower face 42 of the movable core 4.
Además, el núcleo móvil 4 tiene de preferencia un eje de simetría radial, de manera que tiene los centros de los rayos de curvatura de sus caras superior e inferior 41, 42, situados sobre dicho eje de simetría y colocados en el mismo lado de la prótesis, a saber, el de la placa superior 2. 45 In addition, the mobile core 4 preferably has a radial symmetry axis, so that it has the centers of the curvature rays of its upper and lower faces 41, 42, located on said axis of symmetry and placed on the same side of the prosthesis, namely that of the upper plate 2. 45
Finalmente, el radio de curvatura de la cara inferior 42 es superior al de la cara superior 41 y la distancia entre los centros de los radios de curvatura, condicionada por el espacio intervertebral, es ventajosamente lo más reducida posible. Finally, the radius of curvature of the lower face 42 is greater than that of the upper face 41 and the distance between the centers of the radii of curvature, conditioned by the intervertebral space, is advantageously as small as possible.
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El técnico especialista no tendrá ninguna dificultad en dimensionar dichos radios de curvatura, y en consecuencia, en obtener velocidades de desplazamiento relativas de los diferentes elementos constitutivos de la prótesis 1, permitiendo que dicha prótesis 1 sea auto- adaptable y auto-estable. Además se comprende bien que dichos radios pueden ser variables en función de la posición de la prótesis 1 a lo largo de la columna vertebral puesto que las velocidades de desplazamiento relativas son también función de dicha posición. 55 The specialist technician will have no difficulty in dimensioning said radii of curvature, and consequently, in obtaining relative displacement speeds of the different constituent elements of the prosthesis 1, allowing said prosthesis 1 to be self-adaptable and self-stable. It is also well understood that said radii can be variable depending on the position of the prosthesis 1 along the spine since the relative travel speeds are also a function of said position. 55
Según una primera variante de realización y en referencia a la figura 5, para limitar el riesgo de proyección de por lo menos una parte de la prótesis 1 y la holgura de una placa en relación a la otra, la placa superior 2 comporta, en la periferia de su superficie convexa 26 sobre su cara inferior 25, unos topes en por lo menos las dos direcciones antero-lateral y antero-posterior en relación al posicionamiento de la prótesis 1 sobre la columna vertebral. Estos 60 topes se obtienen ventajosamente gracias a una garganta 27 formada en la cara inferior 25 alrededor de su superficie convexa 26 esférica. According to a first embodiment variant and in reference to Figure 5, in order to limit the risk of projection of at least one part of the prosthesis 1 and the clearance of one plate in relation to the other, the upper plate 2 in the periphery of its convex surface 26 on its lower face 25, stops in at least the two antero-lateral and antero-posterior directions in relation to the positioning of the prosthesis 1 on the spine. These 60 stops are advantageously obtained thanks to a throat 27 formed on the lower face 25 around its spherical convex surface 26.
Del mismo modo, con referencia a la figura 6, según una segunda variante de realización, la placa inferior 3 comporta, en la periferia de su superficie cóncava 36 sobre su cara superior 35 unos topes en por lo menos las dos 65 direcciones latero-lateral y antero-posterior en relación al posicionamiento de la prótesis 1 sobre la columna vertebral. Estos topes se obtienen ventajosamente mediante un reborde periférico 37 efectuado sobre la cara superior 35 alrededor de su superficie cóncava 36 esférica. Similarly, with reference to FIG. 6, according to a second variant embodiment, the lower plate 3 has, at the periphery of its concave surface 36 on its upper face 35, stops in at least the two lateral-lateral directions. and anteroposterior in relation to the positioning of the prosthesis 1 on the spine. These stops are advantageously obtained by means of a peripheral flange 37 made on the upper face 35 around its spherical concave surface 36.
La configuración particular de la prótesis permite el auto-centrado del núcleo móvil 4 y la auto-adaptación de la 5 prótesis 1 con el fin de respetar la cinemática fisiológica natural del raquis cervical. The particular configuration of the prosthesis allows the self-centering of the mobile core 4 and the self-adaptation of the 5 prostheses 1 in order to respect the natural physiological kinematics of the cervical spine.
En efecto, en referencia a las figuras 7 y 8, que representan respectivamente la prótesis 1 que ha sido sometida a una deformación de flexión-extensión y de translación pura, cuando tiene lugar el movimiento del raquis cervical y bajo la acción de los esfuerzos transmitidos por las vértebras adyacentes, la prótesis 1 pasa, por ejemplo, de una 10 posición de reposo, representada con trazo fuerte sobre la figura, a una posición de trabajo, representada con trazos de puntos en la figura. Se comprende bien entonces, que el núcleo móvil 4 cuando se desplaza, va a compensar el desplazamiento de la placa superior 2 en relación a la placa inferior 3. La prótesis 1 según la invención, permite de esta forma un control y una limitación de los esfuerzos ejercidos sobre las articulaciones anteriores y posteriores evitando con ello los problemas de hiperpresión. 15 Indeed, in reference to Figures 7 and 8, which respectively represent the prosthesis 1 that has undergone a deformation of flexion-extension and pure translation, when the cervical spine movement takes place and under the action of the transmitted forces by the adjacent vertebrae, the prosthesis 1 passes, for example, from a resting position, represented with a strong line on the figure, to a working position, represented by dotted lines in the figure. It is well understood then, that the mobile core 4, when it is displaced, will compensate for the displacement of the upper plate 2 in relation to the lower plate 3. The prosthesis 1 according to the invention, thus allows a control and limitation of the efforts exerted on the anterior and posterior joints thereby avoiding hyperpressure problems. fifteen
Además, en referencia a la figura 9, los centros de rotación instantáneos (CIR) del conjunto protésico insertado en la articulación intervertebral están por ello localizados en la nube fisiológica, la cual se trata de flexión extensión (caso de la figura 9) ó de inflexión lateral (no dibujado). In addition, referring to figure 9, the instantaneous rotation centers (CIR) of the prosthetic assembly inserted in the intervertebral joint are therefore located in the physiological cloud, which is extension flexion (case of figure 9) or lateral inflection (not drawn).
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En referencia a la figura 9, la determinación del CIR se efectúa de la siguiente manera: A y B son 2 puntos que pertenecen a la placa superior. El C.I.R. de la placa superior se sitúa en la intersección de las perpendiculares a las velocidades de estos dos puntos (en relación a la placa inferior). En consecuencia se designará el núcleo por la letra n, la placa inferior por las letras pi y la placa superior por las letras ps. Referring to Figure 9, the determination of the CIR is carried out as follows: A and B are 2 points belonging to the top plate. The C.I.R. of the upper plate is located at the intersection of the perpendicular at the speeds of these two points (in relation to the lower plate). Consequently the nucleus will be designated by the letter n, the lower plate by the letters pi and the upper plate by the letters ps.
25 25
Cuando la velocidad de A/placa inferior (V(A/pi)) es perpendicular a OA, el C.I.R. se encuentra pues, sobre OA. When the speed of A / lower plate (V (A / pi)) is perpendicular to OA, the C.I.R. It is, therefore, about OA.
La velocidad de B/placa inferior está compuesta de la velocidad de arrastre Ve(B) = V(A/pi) = OA x ω (n / pi) y de la velocidad relativa perpendicular a AB, Vr(B) = AB x ω (ps / pi). The speed of B / bottom plate is composed of the drag speed Ve (B) = V (A / pi) = OA x ω (n / pi) and the relative speed perpendicular to AB, Vr (B) = AB x ω (ps / pi).
Se tiene pues, que V(B) / pi) = Ve(B) + Vr(B). 30 Therefore, we have that V (B) / pi) = Ve (B) + Vr (B). 30
El C.I.R. está en la intersección de OA y de la perpendicular en B a V(B/pi). The C.I.R. it is at the intersection of OA and the perpendicular in B to V (B / pi).
Aunque en esta configuración, los centros de rotación de los componentes mecánicos estén por encima de la placa superior, existe coherencia entre los CIR protésicos y los de la Unidad Funcional Vertebral. 35 Although in this configuration, the centers of rotation of the mechanical components are above the upper plate, there is coherence between the prosthetic CIRs and those of the Functional Vertebral Unit. 35
Las figuras 10, 10A y 11, 11A demuestran la inestabilidad fisiológica global de las prótesis del tipo anterior conocidas, dadas a conocer en las patentes WO 2005/094737, WO 2006/105603, US 2007/270958 ó US 2004/138753, bien sea con un radio de curvatura de la convexidad de la placa inferior más grande (figuras 11,11A) ó más pequeña (figuras 10, 10A) que el radio de curvatura de la concavidad de la placa superior. 40 Figures 10, 10A and 11, 11A demonstrate the overall physiological instability of known prostheses of the prior type, disclosed in WO 2005/094737, WO 2006/105603, US 2007/270958 or US 2004/138753, either with a radius of curvature of the convexity of the lower plate larger (figures 11,11A) or smaller (figures 10, 10A) than the radius of curvature of the concavity of the upper plate. 40
El núcleo se desplaza alrededor del centro O de la convexidad de la placa inferior y la placa superior se desplaza alrededor del centro A de la convexidad de la superficie superior del núcleo. The core travels around the center O of the convexity of the lower plate and the upper plate moves around the center A of the convexity of the upper surface of the core.
En el caso de la disposición de las figuras 10,10A, cuando tiene lugar la carga de la placa superior en su mitad B, el 45 centro A se desplaza alrededor y por encima del centro O, y el punto B se desplaza alrededor y por encima del centro A y nada impide que el desplazamiento prosiga desde el punto B alrededor del centro A y del centro A alrededor del centro O sin que puedan volver espontáneamente a su posición de origen. Solamente las acciones musculares permiten contrarrestar esta inestabilidad, arrastrando entonces una sobrecarga articular perjudicial y un consumo energético. 50 In the case of the arrangement of Figures 10,10A, when the loading of the upper plate in its half B takes place, the center A travels around and above the center O, and the point B moves around and by above center A and nothing prevents displacement from point B around center A and center A around center O without being able to spontaneously return to their original position. Only the muscular actions allow to counteract this instability, dragging then a harmful joint overload and an energetic consumption. fifty
En el caso de la disposición de las figuras 11, 11A, cuando tiene lugar la carga de la placa superior en su mitad B, el centro A se desplaza alrededor y por debajo del centro O y el punto B se desplaza alrededor y por encima del centro A, y nada impide que prosiga el desplazamiento desde el punto B alrededor del centro A sin que pueda retornar espontáneamente a su posición de origen. Solamente las acciones musculares permiten contrarrestar esta 55 inestabilidad, arrastrando entonces una sobrecarga articular perjudicial y un consumo energético. In the case of the arrangement of figures 11, 11A, when the loading of the upper plate in its half B takes place, the center A moves around and below the center O and the point B moves around and above the center A, and nothing prevents the movement from point B around center A from continuing without being able to spontaneously return to its original position. Only muscle actions allow this instability to be counteracted, thus dragging a damaging joint overload and energy consumption.
Esta inestabilidad de las prótesis conocidas se encuentra igualmente en el concepto de las prótesis con núcleo biconvexo o bicóncavo. This instability of known prostheses is also found in the concept of biconvex or biconcave nucleus prostheses.
60 60
Con referencia a las figuras 12 y 12A, se mostrará ahora como al contrario de las prótesis conocidas, la prótesis según la invención es dinámicamente estable. With reference to Figures 12 and 12A, it will now be shown as contrary to known prostheses, the prosthesis according to the invention is dynamically stable.
En la prótesis según la invención, las superficies cóncavo-convexas del núcleo móvil, se invierten en relación a la técnica anterior conocida: la placa superior presenta una superficie esférica convexa, la placa inferior presenta una 65 superficie esférica cóncava, y el núcleo móvil de forma lenticular presenta unas superficies esféricas cóncavas en la parte superior y convexas en la parte inferior. In the prosthesis according to the invention, the concave-convex surfaces of the mobile core are reversed in relation to the known prior art: the upper plate has a convex spherical surface, the lower plate has a concave spherical surface, and the mobile core of Lenticular shape has spherical concave surfaces at the top and convex at the bottom.
El radio de curvatura r de la superficie superior cóncava del núcleo, congruente con la superficie convexa de la placa superior, es más pequeño que el radio de curvatura R de su superficie inferior convexa, la cual es congruente con la 5 superficie cóncava de la placa inferior. El grueso del núcleo es "e". The radius of curvature r of the concave upper surface of the core, congruent with the convex surface of the upper plate, is smaller than the radius of curvature R of its convex lower surface, which is congruent with the concave surface of the plate lower. The thickness of the nucleus is "e".
En esta configuración (ver figura 12A), el núcleo se desplaza siempre alrededor del centro O de la concavidad de la placa inferior, estando situado el centro O por encima del núcleo y el centro A de la concavidad del núcleo se desplaza sobre una porción de la superficie esférica del centro O y de radio OA = R – (r + e). Cuando tiene lugar la 10 carga de la placa superior en su centro B, el centro A se desplaza alrededor y por debajo del centro O , el punto B se desplaza alrededor y por debajo del centro A, el sistema no se colapsa y el centro A y el punto B pueden volver espontáneamente a su posición de origen, sin ninguna sobrecarga articular y sin consumo energético. In this configuration (see figure 12A), the core always travels around the center O of the concavity of the lower plate, the center O being located above the core and the center A of the core concavity moving over a portion of the spherical surface of center O and radius OA = R - (r + e). When the loading of the top plate at its center B takes place, center A moves around and below center O, point B moves around and below center A, the system does not collapse and center A and point B can spontaneously return to their original position, without any joint overload and without energy consumption.
Este concepto que posiciona el centro de rotación O del núcleo en relación a la placa inferior, y el centro de rotación 15 A de la placa superior en relación al núcleo por encima de la placa superior, con A por debajo de O, asegura la estabilidad fisiológica del conjunto protésico. This concept that positions the center of rotation O of the core in relation to the lower plate, and the center of rotation 15 A of the upper plate in relation to the core above the upper plate, with A below O, ensures stability physiological of the prosthetic set.
Según otra característica de la invención, las placas superior e inferior 2, 3 y el núcleo móvil 4, se construyen ventajosamente a partir de materiales no metálicos para permitir realizar unos IRM con el fin de controlar 20 especialmente la médula espinal. De esta forma, de preferencia, las placas superior e inferior 2, 3 están hechas de poliéterétercetona, y el núcleo móvil 4 está hecho de cerámica. Estos dos materiales tienen igualmente como ventaja el tener entre ellos un coeficiente de frotamiento débil, lo cual permite un deslizamiento fácil de las piezas unas contra las otras y de esta manera tener una buena articulación de las placas superior e inferior 2, 3 sobre el núcleo móvil 4. 25 According to another characteristic of the invention, the upper and lower plates 2, 3 and the mobile core 4, are advantageously constructed from non-metallic materials to allow MRIs to be performed in order to control especially the spinal cord. In this way, preferably, the upper and lower plates 2, 3 are made of polyetherketone, and the mobile core 4 is made of ceramic. These two materials also have the advantage of having a weak rubbing coefficient between them, which allows easy sliding of the pieces against each other and thus having a good articulation of the upper and lower plates 2, 3 on the core mobile 4. 25
El técnico especialista no tendrá ninguna dificultad en dimensionar los diferentes elementos constitutivos de la prótesis 1 según la invención, respetando especialmente los gruesos mínimos unidos a la naturaleza de los materiales utilizados. Así por ejemplo, para la placa inferior 3 no disminuirá por debajo de 1,3 mm entre el fondo de la forma cóncava 35 y la cara inferior 32. 30 The specialist technician will have no difficulty in sizing the different constituent elements of the prosthesis 1 according to the invention, especially respecting the minimum thicknesses attached to the nature of the materials used. For example, for the bottom plate 3 it will not decrease below 1.3 mm between the bottom of the concave shape 35 and the bottom face 32. 30
Además, se comprende que según la morfología del paciente y especialmente el espacio intervertebral, es necesario tener una prótesis 1 disponible en diferentes dimensiones. Para jugar con la altura total de la prótesis 1, se modificará el grueso del núcleo móvil 4 y/o el grueso de la placa superior 2. Furthermore, it is understood that according to the morphology of the patient and especially the intervertebral space, it is necessary to have a prosthesis 1 available in different dimensions. To play with the total height of the prosthesis 1, the thickness of the mobile core 4 and / or the thickness of the upper plate 2 will be modified.
35 35
Finalmente, es lógico pensar que la presente invención no está limitada al ejemplo de la realización preferente y a la implementación descritas, y puede ser modificada o adaptada en función de las necesidades o de las exigencias particulares sin salirse por lo tanto del marco de la invención. Finally, it is logical to think that the present invention is not limited to the example of the preferred embodiment and implementation described, and can be modified or adapted according to the particular needs or requirements without thereby departing from the scope of the invention.
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